2013高考物理秒殺必備光學(xué)(精)

1、七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載光學(xué)一、 主要內(nèi)容本章內(nèi)容包括光的直線傳播、棱鏡、光的色散、光的反射、光的折射、法線、折射率、全反射、臨界角、透鏡(凸、凹)的焦點及焦距、光的干涉、光的衍射、光譜、紅外線、紫 外線、X射線、y射線、電磁波譜、光電子、光子、光電效應(yīng)、等基本概念，以及反射定律、 折射定律、透鏡成像公式、放大率計算式，光的波粒二象性等基本規(guī)律，還有光本性學(xué)說的 發(fā)展簡史。二、 基本方法本章涉及到的方法有：運用光路作圖法理解平面鏡、凸透鏡、凹透鏡等的成像原理， 并能運用作圖法解題；根據(jù)透鏡成像規(guī)律，

2、運用邏輯推理的方法判斷物象變化情況。三、 錯解分析在本章知識應(yīng)用的過程中，初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在：解題操作過程不規(guī)范導(dǎo)致 計算錯誤；將幾何光學(xué)與物理光學(xué)綜合時概念不準(zhǔn)確；不善于用光路圖對動態(tài)過程作分析。例1波長為0.65卩m的紅光，從空氣射入水中，水相對空氣的折射率為1.33。求該光在水中的波長，并判斷在水中該光的顏色?！惧e解】根據(jù)相對折射率得入2=十=049 (5),查光惜表得波長0.49卩m的光是藍色?！惧e解原因】上述求得光在水中的波長為0.49卩m是正確的，但用光譜表查得光的顏色卻錯了。人眼對光的色覺決定于光的頻率而不是波長?！痉治鼋獯稹慨?dāng)光從一種媒質(zhì)進入另一種媒質(zhì)時，波長變化了，波

3、速也相應(yīng)變化了，但它的頻率卻 不變。所以在水中該光仍是紅色?！驹u析】物理規(guī)律的因果關(guān)系是有條件的，記憶規(guī)律時應(yīng)該首先弄清規(guī)律成立的條件。凡是波,無論是機械波還是電磁波，只要振源的頻率不變，波的頻率就不變。例2一束白光從玻璃里射入稀薄空氣中，已知玻璃的折射率為1.53，求入射角為下七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載列兩種情況時，光線的折射角各為多少？（1）入射角為50”（2）入射角為30【錯解】由折射率定律虹二輕smrCD當(dāng)入射角一疔 叭,nr = = = 0.5007 n 1.53r=303（2）當(dāng)入射角i

4、= 30*吋訕二:*03268r=194【錯解原因】此解法中沒有先分析判斷光線是從光疏媒質(zhì)進入光密媒質(zhì)，還是從光密媒質(zhì)進入光疏 媒質(zhì)，會不會發(fā)生全反射。而是死套公式，引起錯誤。【分析解答】光線由玻璃里射入空氣中，是由光密媒質(zhì)射入光疏媒質(zhì)，其臨界角為anA=r=0 6536r= 40fi507由已知條件知，當(dāng)i=50。時，iA,所以光線將發(fā)生全反射， 不能進入空氣中。當(dāng)i=30時，ivA，光進入空氣中發(fā)生折射現(xiàn)象。由折射定律-=n anrsinr=nsini=1.53xsin30=0.765r= 4954【評析】七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高

5、中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載解光的折射現(xiàn)象的題目時，首先應(yīng)做出判斷：光線是從光疏媒質(zhì)進入光密媒質(zhì)，還是光線是從光密媒質(zhì)進入光疏媒質(zhì)。如是前者則ir，如是后者則ivr。其次，如果是從光密媒質(zhì)進入光疏媒質(zhì)中，還有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，應(yīng)再判斷入射角是否大于臨界角，明確有無折射現(xiàn)象。例3光從玻璃射入空氣里時傳播方向如圖 角。13l所示，請在圖中標(biāo)出入射角和折射 j)EB*1C1C113-1S13-2【錯解】如圖132所示，a為入射角，3為折射角?！惧e解原因】錯解原因一是受思維定勢的影響，不加分析地認定玻璃與空氣總是上下接觸的；二是對光的折射及其規(guī)律未吃透，將題設(shè)文字條件與圖形條件結(jié)合起來的分析

6、能力差。根據(jù)光的折射規(guī)律，光從水或玻璃等透明物質(zhì)射入空氣里時，折射角大于入射角，題設(shè)文字條件是“從玻璃射入空氣”，因此折射角大于入射角，再結(jié)合題設(shè)所給圖形，可知CD為界面，AB為法線。【分析解答】如圖133所示，a為入射角，3折射角（CD左面為玻璃，右面為空氣）。T1【評析】解光的折射現(xiàn)象的題目，首先應(yīng)對光線是從光疏媒質(zhì)進入光密媒質(zhì)呢？還是光線是從 光密媒質(zhì)進入光疏媒質(zhì)作出判斷。為了保證你每次做題時，能夠不忘判斷，建議同學(xué)們做光七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載的折射題時，先畫出光路圖，標(biāo)出入射光線和出射光線

7、的方向，在界面處標(biāo)出哪一個是光密媒質(zhì)，哪一個是光疏媒質(zhì)。然后再解題。例4如圖13-4所示，放在空氣中折射率為n的平行玻璃磚，表面M和N平行，P,Q兩個面相互平行且與M N垂直。一束光射到表面M上（光束不與M平行），則：圖13-4A.如果入射角大于臨界角，光在表面M發(fā)生全反射。B.無論入射角多大，光在表面M都不會發(fā)生全反射。C.光可能在表面N發(fā)生全反射。D.由于M與N平行，光只要通過M就不可能在表面N發(fā)生全反射?！惧e解】光束從空氣中射到玻璃磚表面M上，是由光疏媒質(zhì)到光密媒質(zhì)，不可能發(fā)生全反射， 而從表面N射出空氣，是由光密媒質(zhì)到光疏媒質(zhì)，光可能發(fā)生全反射，故選B，Co【錯解原因】機械地記住光從光

8、密媒質(zhì)到光疏媒質(zhì)，可能發(fā)生全反射，而不具體分析光通過表面M后射到N表面光線的入射角的大小是否大于臨界角，而錯選Co【分析解答】如圖13-5所示，光射到表面M的入射角為i（i豐90）折射角為r,七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載則sinr = - = sinC, EPsinr0,為實像；若像距VV0,為虛像。要想避免出現(xiàn)本題類似的錯誤。得在審題上狠下功夫。得在理解詞語的物理意義上動腦筋。本題文中說：“在屏上得到高3cm的像”則這個像一定是實像。題文中又說：“將此物向透鏡移近50cm時，則得放大率是3的正像”這段

9、話中，像的前面有定語“正”字，其物理意義是“成虛像”，像距應(yīng)取負值。一般常見的描述像的性質(zhì)的定語、狀語有：像的定語：實像、虛像、正像、倒像、放大的像、縮小的像、放大的倒立的像、放大 的正立的像、縮小的正立像、縮小的倒立像等。像的狀語：像與物同側(cè)、像與物異側(cè)，成像在焦點以外、成像在焦點以內(nèi)等。把這些修飾詞的物理含義準(zhǔn)確地再現(xiàn)出來可以正確地理解題意，避免犯一些“沒看清 楚題意”之類的低級錯誤。例9用凸透鏡成像時，當(dāng)物體從極遠處沿著主軸移向透鏡時，像朝什么方向移動? 像移動的速度比物體移動的速度怎樣？【錯解】由凸透鏡成像實驗知道，物體從極遠處沿著鏡軸移向透鏡時，像從透鏡向遠離透鏡方 向移動，移動速度

10、與物體速度相同。【錯解原因】七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載上述解法錯在對成像過程只有表面局部認識，想當(dāng)然地得出了結(jié)論。【分析解答】凸透鏡成像的討論中，透鏡焦點和二倍焦距處是轉(zhuǎn)折點，應(yīng)仔細觀察實驗結(jié)果，認真 進行分析，切忌片面。像移動速度與物體移動速度的比較，決定于像移動距離和物體應(yīng)移動的距離之比。v二肥v = 21121儻t啊tf2當(dāng)兩，出均大于2ft,Uju3-f%話1宀%當(dāng)如，比均水于圮大于耐,當(dāng)物體在吃內(nèi)移動，ult巾均小于啊， 1 v Vvf暉 朝由實驗知道，物體由極遠處沿著鏡軸移向透鏡時，應(yīng)分三

11、個階段討論：(1)物體從極遠移向凸透鏡二倍焦距地方，像從透鏡另一側(cè)焦點處移向二倍焦距地方， 在此區(qū)間像移動速度小于物體移動速度。(2)物體從凸透鏡二倍焦距處移動向焦點時，像從透鏡另一側(cè)二倍焦距處移向極遠，在此區(qū)間像移動速度大于物體移動速度。(3)物體從凸透鏡焦點處移向透鏡光心時，像和物同側(cè)，是放大虛像，像移動的速度大 于物體移動速度。例10一焦距為f的凸透鏡，主軸和水平的X軸重合，X軸上有一光點位于透鏡的左 側(cè)，光點到透鏡的距離大于f而小于2f，若將此透鏡沿X軸向右平移2f的距離，則在此過 程中，光點經(jīng)透鏡所成的像點將A.直向右運動。B.直向左運動。C.先向左運動，接著向右運動。D.先向右運動

12、，接著向左運動。七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載【錯解】由于透鏡沿X軸向右平移，使物距增大，由于凸透鏡是確定的，故焦距一定，而物距 增大，像距必然減小，透鏡向右移，可等效為鏡不動而物向左移，物像應(yīng)同方向移動，所以 像也應(yīng)向左移，所以選B。【錯解原因】物像同方向移動的規(guī)律僅適用于鏡不動而物移動或像移動的問題。此題是物不動而鏡 移動。再用常規(guī)解題就會出現(xiàn)問題?！痉治鼋獯鹩梦矬w間距變化的規(guī)律去分析，該題馬上由難轉(zhuǎn)易，根據(jù)題設(shè)條件，在透鏡向右移動2f距離的過程中，物點到透鏡的距離由大于f而小于2f增大到2f，再增大

13、到大于2f，則物像間距應(yīng)先減小后增大，由于物點靜止不動，像點應(yīng)先向左移動，接著向右移動，得正確 答案Co【評析】此題告訴我們，不管適用條件照搬以前做過的題的解法，“以不變應(yīng)萬變”是要誤事 的。要全面分析問題，應(yīng)用物像間的變化規(guī)律去分析在透鏡成實像的情況下，當(dāng)物距u由ST2f的過程中，由于m1，像的速度大于物體的速度，物像間距變大；在u=2f時，v=2f， 物像間距具有最小值4f。掌握上述規(guī)律不但進一步加深了對透鏡成像規(guī)律的理解，而且還 可以更方便地求解一些光學(xué)問題。例11如圖13-13所示，一線狀發(fā)光物體AB,其A端恰在焦距為f的薄凸透鏡前主 光軸上2倍焦距處，AB與主光軸成a角，AB經(jīng)透鏡成

14、像，AB與主光軸成B角，則3，a的大小關(guān)系：A.3 aB.3 2f,則像距為fvvv2f，并成縮小的像，所以A發(fā)光點在2f上，則通過透鏡后必過主光軸上距透鏡2f的A點，發(fā)光體的B點在2f之外，則經(jīng)過透鏡后，像點B應(yīng)變得離主光軸近了，并且離鏡2f七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載f之間。像AB與主光軸所成的夾角3與AB與主光軸所成的夾角a由于幾何關(guān)系不清，無法判斷。故選D?！惧e解原因】只是將凸透鏡成像的規(guī)律記住了， 機械性使用。而對凸透鏡成像原理不清楚所造成的, 不能靈活地去分析和正確地畫出成像圖，這是造成錯解

15、的原因。E13-14【分析解答】我們利用一條特殊光線來進行巧解。眾所周知，凸透鏡成像，當(dāng)物距u=2f時，對應(yīng)的像距v=2f，因此，從凸透鏡主光軸上的發(fā)光點A（A距透鏡2f）發(fā)出的一條光線AC（AC與BA在同一條直線上），經(jīng)過透鏡后的光線CC必過主光軸上距透鏡2f的A點。顯然，從發(fā)光點B發(fā)出的光線BC經(jīng)透鏡后的光線必為CC，且B點對應(yīng)的像點B點在CC上，因為CC既過A點，又過B點，所以CC與B A必在同一條直線上，如圖1314所示。 在直角三角形COA與直角三角形COA中,CO為公共邊，OA =OA因此，這兩個直角三角 形全等。設(shè)/OAC=0 B=B =a。順便指出，本題中B, O, B必在同一

16、條直線上。例12 （1989年高考題）把一個點光源放在焦距為f的凸透鏡的焦點上，在透鏡的另 一側(cè)2倍焦距處放一個垂直于主軸的光屏，在光屏上看到一個半徑為R的光亮的圓。現(xiàn)保持透鏡和光屏不動，而在主軸上移動點光源，若要使光屏上亮圓的半徑縮為;，則這個點光源應(yīng)移到什么位置上？七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載【錯解】不少學(xué)生錯把半徑為|的亮圓當(dāng)作點光源的實像，進而認為像距莎【錯解原因】首先,半徑為與的亮圓不是點牆發(fā)出的光瞬透鏡折射后形成的亮斑，如圖13-15所示。亮斑的位置和物距不滿足透鏡成像公式?！痉治鼋獯稹恳驗?/p>

17、處在焦點的點光源發(fā)出的光線，經(jīng)透鏡折射后平行于主軸。所以，凸透備的半徑也應(yīng)為R,又因為半徑為纟的亮斑是折射光線會聚成七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載像前（圖13-15），或者會聚成像后形成的（圖13-16）,所以，由圖13-15的幾何關(guān)系 可知v=4f，再由透鏡成像公式可求得：4由圖13-16的幾何關(guān)系可知了/ 冷代入透鏡成像公式可求偉【評析】畫出光路圖，才能正確求解幾何光學(xué)題。例13 （1993年高考題）某人透過焦距為10cm、直徑為4.ocm的薄凸透鏡觀看方格紙， 每個方格的邊長均為0.30cm，它使透

18、鏡的主軸與方格紙垂直，透鏡與紙面相距10cm,眼睛位于透鏡主軸上離透鏡5.ocm處，問他至多能看到同一行上幾個完整的方格？【錯解】不少人認為，和主軸垂直且處在焦點的方格紙，經(jīng)過透鏡不能成像，或者說像成在無窮遠處，從而得出位于主軸上離透鏡5.ocm處的人眼看不到方格紙，或者此題無解的錯誤答 案?！惧e解原因】處在焦點的方格紙不能成像，或者說成像在無窮遠的結(jié)論是正確的。但由此絕不能推出人眼看不到方格紙， 或者此題無解的結(jié)論。 人眼也是個光學(xué)器件。 平行光通過眼睛的晶狀 體在視網(wǎng)膜上成像為一個點。 比如人們戴上老花鏡（即薄凸透鏡），完全能夠清楚地看到處在 老花鏡焦點上的物體。【分析解答】把“人眼通過透

19、鏡能看到方格紙”這句生活語言，轉(zhuǎn)化成物理語言應(yīng)為“從方格紙射 出的光線，經(jīng)過透鏡折射后能進入人眼”。根據(jù)光路可逆原理， 我們再把“從方格紙射出的光線，經(jīng)過透鏡折射后，能進入人眼”轉(zhuǎn)化成“從人眼所在處的點光源發(fā)出的光線，經(jīng)過透鏡折射后，能在方格紙上形成亮斑”，亮斑的大小取決于透鏡的大小、像距、屏的位置，如 圖13-17所示，其中像距可由透鏡成像公式求得，即：uf _5X10u7?_5-10fvV -f4廣44f-f=343f=4f-f-fe七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載【評析】理解題意比解題還重要。當(dāng)年不少

20、的考生就因為讀不懂題而失分。讀不懂題的原因在 于沒有將題目所敘述的具體問題轉(zhuǎn)化為一種物理模型。例14如圖13-18所示，在焦距為10cm的凸透鏡的焦點上有點光源S。若使透鏡以垂直于主光軸并過光心的直線為軸轉(zhuǎn)過37角。求此點光源到它的像之間的距離(sin37=0.6，cos37=0.8)?！惧e解】透鏡轉(zhuǎn)動后，發(fā)光點到透鏡距離：u=fcos0=8(cm)由透鏡成像公式：由圖中的幾何關(guān)系可得，亮斑的直徑為:10=8(cm)進而可求得亮斑的直徑上的完整方格數(shù)為:26也就是說，人眼透過透鏡至多能看到同一行的方格數(shù)為26。七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高

21、中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載111=_ +f UV得u-f “、v = - = -40(cm)u -f所以像物間距離七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載L= v -u = 32(cm)u、像距V、焦距f，這些概念理解不夠。u，V，f應(yīng)均是物垂直于透鏡的距離，而不是到透鏡光心的距離。【分析解答】在透鏡成像公式中，u，V，f均是物垂直于透鏡的距離，而不是到透鏡光心的距離。透 鏡轉(zhuǎn)過后，所得的像距是相對于新的透鏡位置的垂直距離。由透鏡成像規(guī)律知該像仍在原主光軸MN上。如圖13-19所示，離光心的距離：v =

22、|v;/cos37 = 50(cm)所以像物問距離：L=v-u=40(cm)【評析】從本題的正誤比較中，我們發(fā)現(xiàn)基本概念必須準(zhǔn)確。我們還發(fā)現(xiàn)主軸的作用。物距、像距都可以先把物點、像點投影到主軸上，投影點到光心的距離就是物距、像距。如果在轉(zhuǎn)動透鏡的同時也轉(zhuǎn)動主軸，并將發(fā)光點投影到新的主軸上，如圖所示M N。新的物距在一倍焦距之內(nèi)，可用幾何關(guān)系求出新的物距。完成了對新的物理情境的調(diào)查研究，解決問題的方法也就有了。例15 (1981年高考題)一光電管的陰極用極限波長入0=5000?的鈉制成。用波長入=3000?的紫外線照射陰極，光電管陽極A和陰極K之間的電勢差u=2.1V，光電流的飽和彳值l=0.56mA。(1)求每秒內(nèi)由K極發(fā)射的電子數(shù)。(2)求電子到達A極時的最大動能。(3)如果電勢差U不變，而照射光的強度增到原值的3倍，此時電子到達A極時的最大3419動能是多少？(普朗克恒量h=6.63X10 Js，電子的電量e=1.6X10 C)。對透鏡成像公式中的物理量，物距*S13-1QS13-19七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載【錯解】七彩教育網(wǎng) 教學(xué)資源分享平臺，無需注冊、無需登錄即可下載七彩教育網(wǎng) 全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費下載由于Q=lt，所以t=1秒內(nèi)發(fā)射電子數(shù)